CN113638513A - 一种剪切型stf阻尼器 - Google Patents

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孙丽
刘明澈
冯洛鑫
张春巍
王井利
敦力民
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Shenyang Jianzhu University
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Shenyang Jianzhu University
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    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/92—Protection against other undesired influences or dangers
    • E04B1/98—Protection against other undesired influences or dangers against vibrations or shocks; against mechanical destruction, e.g. by air-raids
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
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    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
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Abstract

本发明提供了一种剪切型STF阻尼器，包括上连接板、钢齿、钢套筒、上盖、挡板、钢隔片；钢套筒设有多个钢隔片，钢套筒焊接有挡门，挡门与钢隔片固接；钢齿具有多个齿片，钢齿插入钢隔片的空隙内，在钢隔片上部设有用于限位钢齿的挡板，挡板与钢套筒固接；上盖与钢套筒顶端固接，上盖腰部设有供钢齿穿过的开口槽；钢齿与开口槽干摩擦滑动配合连接，钢齿顶部与上连接板固接。由于STF阻尼液可流动空间与钢齿所占空间相比极小，故可产生较大的滑动速度，便于STF发挥剪切增稠效应。随着剪切速率的增加，STF粘度迅速增大，从而实现工程结构抗冲隔振。该阻尼器具有结构新颖、构造明确的优点，是一种安全、高效的阻尼器。

Description

一种剪切型STF阻尼器
技术领域
本发明属于结构减振技术领域，具体涉及一种剪切增稠流体剪切型阻尼器。
背景技术
现代科学技术的不断发展和进步，建筑结构的隔震减振装置也随之不断得到改善和更新。近几十年来，阻尼器技术在建筑、桥梁等建筑结构工程方面发展迅速。目前，粘滞阻尼器由于具有结构简单、不用维护、使用寿命长等优点，被广泛的应用于地震高发区及高层建筑之中。
剪切增稠流体(Shear thickening fluid，STF)是一种性能优良的智能材料，且STF特性取决于其剪切应变率，在承受高应变率荷载时，接触界面的表面发生剪切增稠行为，其粘度发生巨大变化，甚至由液相转变为固相，此时，STF的剪切模量远远大于其初始的剪切模量。重要的是，当荷载撤销时，STF能瞬时由固相转变为液相，这种变化是可逆的。因此，基于STF材料特性的阻尼器可快速有效的消耗作用在其上的外界能量。
目前，传统的粘滞阻尼器由于设计及理论上的各种原因经常出现阻尼器阻尼性能差，漏油及设计性能与实际使用性能不符合的各种缺点。
发明内容
针对现有技术存在的技术问题，本发明公开了一种剪切型STF粘滞阻尼器。该阻尼器主要依靠钢齿与内部钢隔片上下运动与阻尼液产生相互作用时，STF剪切增稠粘性增强，从而提供阻尼力实现耗能减震。是一种安全、高效，避免漏液的新型阻尼器。
本发明的技术方案：
一种剪切型STF阻尼器，包括上连接板、钢齿、钢套筒、上盖、挡板、钢隔片；钢套筒设有多个钢隔片，钢套筒焊接有挡门，挡门与钢隔片固接；钢齿具有多个齿片，钢齿插入钢隔片的空隙内，在钢隔片上部设有用于限位钢齿的挡板，挡板与钢套筒固接；上盖与钢套筒顶端固接，上盖腰部设有供钢齿穿过的开口槽；钢齿与开口槽干摩擦滑动配合连接，钢齿顶部与上连接板固接。
优选的技术方案是钢套筒内部填充STF阻尼液。
优选的技术方案是钢齿与钢隔片之间的缝隙为1-2mm。
优选的技术方案是钢齿齿片头部为方形，尾部为长柄。
与现有技术相比，本发明的效果和益处是：
本发明依靠钢齿上下运动与钢隔片构成整体剪切装置，从而对内部液体进行剪切，发挥STF剪切增稠的性能，来实现阻尼器的减震耗能能力，具有稳定、高效的耗能能力。且本发明可以根据实际情况调整钢齿的运动范围、内部挡板的安装位置来提高所提供的粘滞阻尼力、以实现高效的耗能效果。与传统粘滞型阻尼器相比，本发明的技术方案利用了STF的优点，采用STF阻尼液工作，增大STF的剪切面积，使其发生高耗能作用，解决了传统阻尼器频率范围和耗能效果有限等问题。采用本发明的技术方案，该支座结构简单，无须大量连接件，安装拆卸方便，解决了传统阻尼器在应用中需要大量连接件和施工不便的难题。
附图说明
图1为本发明提供的剪切型STF粘滞阻尼器的整体结构爆炸图；
图2为图1中本发明提供的剪切型STF粘滞阻尼器的A-A剖视图；
图3为图1中本发明提供的剪切型STF粘滞阻尼器的B-B剖视图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的清楚，下面将结合本发明实施例中的附图1-3，对本发明实施例中的技术方案再加以描述。
本发明提供的一种剪切型STF粘滞阻尼器，该粘滞阻尼器包括上连接板1、钢齿2、上盖3、挡板4、钢套筒5、钢隔片6；所述钢套筒5是一个长方体，与钢隔片6为一整体，可以采用焊接方式；所述内部挡板4与套筒5不是一个整体，当钢齿2放进内部之后，调整内部挡板的位置，然后与套筒侧壁进行固定(焊接或者螺栓连接)。当挡板4固定之后，上盖3与钢套筒5上部进行连接(焊接或者螺栓连接)，上盖3与挡板4之间留有一定的空间，以便于STF阻尼液的流动；所述钢齿2与上连接板1进行螺栓连接，且当钢齿放入套筒内部之后，调整螺栓孔进行固定；STF阻尼液填充于钢齿2与钢隔片6间隙中，且高度超过挡板2。
该粘滞阻尼器具有良好的耗能性能，通过钢齿上下运动对内部的粘滞阻尼液产生剪切作用，从而改变自身阻尼特性，当钢齿上下运动时，阻尼液会流进挡板与上盖之间的空间，减少液体压强的影响，STF阻尼液特性取决于剪切应变率，在地震作用下，当结构振动频率较高时，剪切应变率增大STF粘性增强，实现高耗能作用。
最后说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种剪切型STF阻尼器，其特征在于，包括上连接板(1)、钢齿(2)、钢套筒(5)、上盖(3)、挡板(4)、钢隔片(6)；
钢套筒(5)设有多个钢隔片(6)，钢套筒(5)焊接有挡门(7)，挡门(7)与钢隔片(6)固接；
钢齿(2)具有多个齿片，钢齿(2)插入钢隔片(6)的空隙内，在钢隔片(6)上部设有用于限位钢齿(2)的挡板(4)，挡板(4)与钢套筒(5)固接(焊接或者螺栓连接)；
上盖(3)与钢套筒(5)顶端固接，上盖(3)腰部设有供钢齿(2)穿过的开口槽；钢齿(2)与开口槽干摩擦滑动配合连接，钢齿(2)顶部与上连接板(1)固接。
2.根据权利要求1所述的一种剪切型STF阻尼器，其特征在于，
钢套筒(5)内部填充STF阻尼液。
3.根据权利要求1所述的一种剪切型STF阻尼器，其特征在于，
钢齿(2)与钢隔片(6)之间的缝隙为1-2mm。
4.根据权利要求1所述的一种剪切型STF阻尼器，其特征在于，
钢齿(2)齿片头部为方形，尾部为长柄。
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